Jak wyglądał wszechświat tuż po Wielkim Wybuchu
Jak wyglądał wszechświat, gdy jeszcze nie ostygł po Wielkim Wybuchu i czy już wtedy istniały zalążki przyszłych galaktyk - o mapie mikrofalowego promieniowania tła rozmawiamy z dr hab. Andrzejem Woszczyną z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu jagiellońskiego.
Najdalsze obiekty zaobserwowane na "Głębokim Polu" Hubble'a pochodzą z epoki 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Może żeby zauważyć "ewolucję" wszechświata musimy popatrzeć na 400 sekund po WW?
Tego niestety nie możemy zrobić. Bardzo wczesna historia wszechświata przysłonięta jest "woalką" mikrofalowego promieniowania tła. Drobne "fałdki" tej woalki pokazują mapy uzyskane z obserwacji satelitów COBE i WMAP. Pokazują one kształt wszechświata z czasów, gdy jeszcze nie ostygł, gdy jego temperatura wynosiła ok. 4000K, tzn. mniej więcej tyle co powierzchni Słońca.
Wtedy jeszcze nie było żadnych obiektów? Gwiazd, galaktyk...?
Patrząc na te mapy musimy trochę uważać. Mapy te nie są zdjęciami, ale wynikiem komputerowej obróbki ogromnej ilości liczb, zapisanych przez pokładowe czujniki. Mapy te używają tak zwanego "fałszywego koloru". Prawdziwe promieniowanie tła ma temperaturę 3K. To jest obszar mikrofal, na które oko ludzkie w ogóle nie reaguje. Żeby było coś widać "przesunięto" te kolory do obszaru widzialnego.
Przy okazji jednak dokonano dwu innych zabiegów. Po pierwsze porządek barw został odwrócony. Wiadomo jest, że obiekty gorętsze są bardziej błękitne, a zimniejsze bardziej czerwone. Ale to się nie zgadza z prostą intuicją płonącego ogniska. Żeby czerwone było "ciepłe", kolory odwrócono.
Drugi zabieg polega na tym, że sztucznie poszerzono tęczę barw. Popatrzmy na to zdjęcie jak na mapę Ziemi: niech czerwone będą Himalaje a granatowy Rów Mariański. Himalaje to średnio siedmiotysięczniki, a promień Ziemi nie przekracza 7000 kilometrów. Stosunek tych liczb to 1/1000. Tymczasem faktyczny, zmierzony stosunek fluktuacji temperatury tła to nieco ponad 1/1000000 (jedna milionowa). Na ziemi tak równe są tylko powierzchnie mórz.
Zatem z dokładnością do jednej milionowej nie widzimy w przeszłości żadnych obiektów. Nie ma jednak pewności, czy ich naprawdę nie było, czy tylko nie mamy właściwego narzędzia, żeby je odkryć.
Powiedział Pan, że temperatura promieniowanie tła to 3 Kelwiny. Czy to znaczy, że obecny wszechświat ma temperaturę?
W potocznym języku utarło się mówić, że w pogodną noc patrzymy na czarne niebo. Ale ono nie jest czarne. Jest czarne tylko tak, jak ciało doskonale czarne w fizyce, czyli takie, które promieniuje zgodnie z prawem Plancka z jakąś określoną temperaturą. W przypadku wszechświata ta temperatura to 2,7 K, prawie trzy. Bardzo, bardzo niska, ale jednak jakaś. Faktycznie, odkryliśmy, że wszechświat ma temperaturę. Jest to może odkrycie mało spektakularne - ale dla kosmologii fundamentalne.
Jeśli wszechświat się rozszerza, to znaczy, że ta temperatura maleje?
Tak, tylko to znów dzieje się nieprawdopodobnie wolno. W tempie dziesięć do minus piętnastej Kelwina na rok. Tak wolno, że nie jesteśmy tego w stanie zaobserwować - to jest niemierzalne.
